Modélisations des discontinuités planaires et tridimensionnelles. Applications à l'étude de l'intégrité de signal des cartes numériques à hautes performances

Planar and 3D discontinuities modeling. Signal integrity solutions for high speed digital board design

• Auteur / Autrice : Arnaud Argouarch
• Direction : M'hamed Drissi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Rennes, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Signal, Théorie du (télécommunications)

Résumé

La quête permanente en performance de l'ensemble des systèmes électroniques engendre de nouvelles problématiques qui sont et seront de plus en plus ardues à résoudre. Dans ce mémoire, nous avons traités des grands thèmes rencontrés par les industriels dans le domaine de la conception de systèmes performants. Outre la proposition de solution et l'étude des aspects portants sur les phénomènes conduits et rayonnés, le but était de proposer des méthodologies adaptées au domaine de l'intégrité de signal et ce dans un contexte industriel. Ce dernier est prépondérant dans l'ensemble des approches et développements réalisés au cours de ces travaux. Deux axes de développement ont été proposés dans ce mémoire. Un des axes traitait des plans d'alimentation et l'autre traitait des discontinuités planaires et filaires. L'approche est pragmatique dans les deux cas. Nous avons introduits et investigué le diagnostic champ proche pour l'étude des systèmes d'alimentation afin de qualifier leurs performances et ce dans des cas industriels complexes. En compléments aux analyses par simulations électriques, les mesures expérimentales champs proches ont permis de mettre en avant les caractéristiques intrinsèques ainsi que les futures travaux à développer pour répondre aux problématiques de plus en plus importantes des systèmes d'alimentation pour cartes numériques complexes. La problématique la plus développée dans ce rapport concerne l'étude des discontinuités ainsi que leurs modélisations pour une intégration dans les outils de CAO industrielles. Outre les études sur les discontinuités planaires pour paires différentielles, nous avons introduits les supports neuronaux pour une modélisation des structures complexes telles que les connecteurs industrielles. Nous sommes partis des approches Full-Wave définis en simulation EM et par la mesure dans un premier temp. Ce travail a permis par la suite d'introduire la modélisation neuronale ainsi que des modèles comportementaux. L'ensemble de ces travaux est directement intégré dans les outils de CAO (Cadence et ADS).

The never-ending quests for reliable digital electronic systems introduce more and more complex problems. In this report, we underline the most important industrial facts in the high efficiency system design. In complement to the proposed solution and studies about conducted and radiated phenomena, we focused the work on the methodology for the signal integrity compliances in industrial domain. This latter is taken into account for all studies in this report. The thesis structure links two different points. The first one concerns power distribution system and the second one, the planar and linear discontinuities. For the power distribution systems (PDS), investigation and introduction on near field characterization is done. The goal is to qualify the PDS efficiency for complex digital boards. Coupled to electrical simulation, the near field diagnostics are realized with experimental measurements to provide intrinsic characteristics and an opening way for future works. The next point concerns discontinuities aspects for linear / planar structures and their modelling for industrial EDA tools. Planar discontinuities for differential pair are investigated just before to introduce artificial neural network to model complex discontinuities like industrial connector. Full-wave analysis is done on a first step with EM simulations and measurements. A new approach combining neural network and behavioural modelling to provide efficiency and user-definable model is proposed. This work and models are directly integrated or linked into EDA tools like Cadence and ADS.